2.3.2. Динамические ошибки

Учет или ограничение динамических ошибок ведется методикой измерения, определе-нием функциональной зависимости их от методики измерения и измеряемой величины. При определении методики измерений устанавливаются такие характеристики как

время успокоения (время переходного процесса) за которое движущиеся элементы СИ придут в состояние покоя;

полное время измерения - т.е. время, которое должно быть затрачено на один прием измерения и на серию наблюдений, или же - скорость измерения.

Множество измерений в фотограмметрической практике идет в динамическом режиме: съемка рельефа (сканирование профилей) на УФП; цифрование контуров по фотоплану, считывание фотоизображения. Поэтому особенно важно, чтобы срабаты-вание аналоговых и цифровых устройств УФК обеспечивало безошибочную работу наблюдателя в режиме "on-line". Для автоматического УФК полное время срабаты-вания должно быть несравненно короче, так как скорость измерений на приборе высока.

Систематические и случайные ошибки прибора нормируются в процессе его наладки. Наряду с ними нормируется общая так называемая основная погрешность путем задания ее пределов. Пределы задают в виде абсолютных, приведенных или относительных погрешностей,

а) постоянных по всему диапазону измерения (стереокомпаратор);

б) функционально зависящих от значений измеряемой величины:

 = (a + bx^с), где x - измеряемая величина;

в) отнесенных к одному или нескольким нормированным участкам.

Примером последнего служит ширина зоны ошибок индикатора часового типа. Согласно ГОСТ 577-66 она составляет 22 мкм по всему диапазону измерений, 12 мкм на любом участке, длиной в 1 мм, 6 мкм на участке длиною в 1 мм в начале второго оборота стрелки прибора.

Если условия измерения отличаются от нормальных, то наряду с основной погрешностью устанавливается допустимая дополнительная погрешность с указанием конкретных значений пределов или функциональной зависимости пределов от изменения влияющих величин.

Точность измерительного прибора определяется его основной погрешностью, а при необходимости - изменением погрешности вследствие отступлений от нормальных условий. Конкретные ряды классов точности устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений.

2.4. Ошибки, обусловленные метрологическими свойствами объекта измерений

В фотограмметрии и геодезии измеряют величины различного рода: расстояния и координаты, направления и углы, время и интервалы времени, ускорения силы тяжести, фотографические плотности, температуру, атмосферное давление. В отличие от метрологических измерений широко применяются измерения природных объектов, ибо измерение снимков можно рассматривать как опосредствованное измерение природных объектов. Метрологические свойства объектов являются предметом исследования соответствующих областей науки и изучаются в специальных курсах. Например, те свойства Земли как объекта измерений, которые необходимы для определения геодезических данных, изучаются в курсе Геодезии. Метрологическим свойствам фотоснимка посвящена работа А.С.Кучко [20].

В самом общем виде к рассматриваемой группе ошибок следует отнести ошибки, определяемые (1) физическими свойствами и состоянием объекта измерений и (2) связанными с ними геометрическими свойствами, а также (3) структурой объекта и его (4) размером.

Физические свойства объекта измерений разнообразны. Свойства Земли, как объекта геодезических и фотограмметрических измерений, определяются распределением масс. Отсюда следует форма уровенной поверхности, направление отвесных линий. Снимок, как объект измерений, с течением времени может деформироваться. На цветном снимке вследствие хроматической аберрации и положения светочувствительного слоя контура различного цвета смещаются на разное расстояние от центра. На черно-белом снимке плотность изображения зависит от цвета объекта.

Геометрические свойства объекта. Форма Земли определяет положение точек и поверхностей отсчета, азимутов и геодезических линий, систему высот и координат. Геометрические свойства снимка и их влияние на результаты хорошо известны из курса фотограмметрии.

Структура объекта определяет границы измеряемой величины, точки наведения, линии отсчета, в итоге определяет точность наведения отсчетного приспособления. Например, расстояния между контурами, на одном из которых большая разность плотностей, на другом малая, будет измерено с ошибкой вследствие известного сдвига темного контура, вызванного иррадиацией светового потока в эмульсии. Влияние структуры и физических свойств на точность измерений наглядно иллюстрируется рассмотренной нами историей эталона метра.

Размер объекта связан непосредственно с размером ошибок. Любое рабочее СИ (РСИ) вносит систематические и случайные ошибки. При измерении больших величин их ошибки возрастают согласно законам распространения систематических и случайных ошибок.

2.5. Ошибки, вызванные изменением внешних условий в процессе измерений (ошибки среды)

Рабочие измерения при фотограмметрических и геодезических работах выполняются как в специальных, искусственно созданных условиях (постоянная температура, влажность, давление), так и в условиях природной среды, которые подвержены значительным колебаниям. Рассматривая получение снимка как промежуточный процесс измерения местности, мы отмечаем, что в процессе измерений участвуют как изменяющаяся среда, так и собственное движение АФА.

В целом влияние среды на результат измерения можно рассматривать в следующих аспектах: (1) влияние перемещения СИ относительно объекта измерений; (2) непосредственное влияние изменения среды; (З) изменение объекта измерений под воздействием изменений среды; (4) изменение СИ (измерительных приборов, измерительных преобразователей) под воздействием изменений среды.

1. Влияние перемещения СИ на результат измерения хорошо изучено. Рассмотрим, как влияет движение носителя аппаратуры на положение точки на снимке.

На рис. 2.6 показано, что фотокамера с объективом S и фокусным расстоянием f перемещается со скоростью v км/с в направлении к точке А (апексу). Тогда согласно теории аберрации все направления , наблюдаемые из точки S, смещаются в направлении к А на угол  по закону

tg  =v cos/(v sin+c)=v/c*cos, (2.7)

где с - скорость света в вакууме.

Учитывая (2.7), из рис. 2.6 находим смещение  изображения точки на снимке:

 = v/c*f/cos (2.8)

Если носитель самолет с v = 1 км/с, а f = 500 мм, то это смещение будет давать на снимке систематические ошибки порядка 2 мкм, изменяющиеся по нелинейному закону (2.8).

2. Непосредственное влияние изменений среды будет приводить к следующим группам ошибок: ошибки, вызванные изменением внешней среды, отделяющей объект от измерительного устройства или от преобразователя, ошибки, вызванные изменением внутренней среды в измерительном устройстве.

Ошибки, вызванные изменением среды, приводят к искажению результатов измерения. Направления и углы искажаются в связи с изменениями внешней атмосферной рефра-кции, внутренней рефракции в приборе, с образованием воздушной линзы перед движущимся носителем аппаратуры.

Расстояния между измеряемыми точками искажаются вследствие температурного расширения, например, снимка, изменения влажности. Скорость распространения электромагнитных колебаний изменяется в связи с изменением основных параметров атмосферы.

3. Изменение объекта измерений под воздействием изменения среды приводит к смещению изображений на снимке или точек отсчета (визирных целей) в полевых условиях. Видимая форма объекта фотограмметрических измерений, его интеграль-ная и спектральная отражательная способность изменяются в зависимости от угла освещения, сезона, влажности, силы и направления ветра. Изменяется также цвет, размер объекта, контраст.

4. Влияние изменения среды на СИ приводит к тому, что изменяется: размер меры, заложенной в средство измерений, взаимодействие частей (трение, зацепление, люфт), режим работы электронных узлов, расстояния до сопряженных элементов РСИ, в частности в его оптике. Могут также деформироваться отсчетные приспособления.

Перечисленные изменения приводят к ошибкам результата, которые обычно относительно медленно изменяются со временем. Они проявляются в сериях приемов как систематические. Между группами измерений они могут проявляться случайным образом, увеличивая разброс результатов измерений.

Конкретные ошибки подробно изучаются в специальных дисциплинах: фотографической разведке местности, дешифрировании фотоснимков, фотограмметрии и прибороведении.